【文章內容簡介】 到的流動長度（cm）表示。 流動長度越大，流動性越好。3. 影響流動性的因素1〉成分　　　 2〉溫度 3〉壓力　 4〉剪切作用 5〉模具結構思考題1） 熱塑性物料、熱固性物料的概念。2） 通用塑料、工程塑料、特殊塑料的概念。3） 試述收縮性及其表現(xiàn)形式。4） 流動性的概念與表達方式。第四章 普通注射成型工藝167。4－1 注射成型原理及工藝過程一、原理 二、工藝過程一）成型前準備 原料檢驗 成型前對原料進行外觀和工藝性檢驗內容：色澤、粒度、均勻性、流動性、熱穩(wěn)定性、收縮率 干燥處理 （除去水分子及揮發(fā)物 ） 作用：避免制件表面出現(xiàn)銀絲、斑紋、氣泡和物料降解。3. 嵌件的預熱 嵌件：為了滿足裝配和使用強度的要求，注射成型時鑲嵌在塑料制品內部的金屬件。 注射成型制件冷卻時，制件與嵌件收縮量不一樣，嵌件周圍會產(chǎn)生較大的內應力，導致嵌件周圍的強度下降或出現(xiàn)裂紋。 預熱→ 溫度差↓→ 內應力↓ 4. 料筒清理 除去殘存廢料 5. 脫模劑的選用 1）液體石蠟 用于聚酰胺（PA） 2）硬脂酸鋅 用于聚酰胺以外的塑料 3）硅油 潤滑效果好，但是價格較貴，使用不便。（需配甲苯溶液） 二）注射過程( 包括加料、塑化、充模、冷卻和脫模幾個過程) 1. 加料 要求：因是間歇過程，需定量加料，以保證操作穩(wěn)定，塑化均勻，獲得良好的塑件。 加料過多→ 熱降解、功率損耗↑ 加料過少→ 壓力↓，難于補縮，出現(xiàn)凹陷、空洞 2. 塑化 概念：指塑料在料筒內經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并且具有良好的可塑性的過程。 要求： 1）達到規(guī)定的成型溫度； 2）熔料各點溫度應均勻一致； 3）能提供足夠數(shù)量的熔融塑料。 故應視塑料的成型特性，正確選擇工藝參數(shù)和設備 3. 注射指用柱塞或螺桿推動塑化后的塑料熔體充滿塑料模型腔，并使熔體在壓力下冷卻凝固定型，直止制品脫模的全過程。1）充模階段：從柱塞或螺桿向前推進，將熔體射入型腔開始，到填滿型腔為止．時間：0→t1； 壓力：0→P0 2）保壓補縮階段：熔體填滿型腔開始，直到柱塞（螺桿）開始后退為止。時間：t1→t2； 壓力：P0保壓：注射壓力對模腔內的熔體繼續(xù)進行壓實的過程。補縮：對模腔內熔體因成型收縮而出現(xiàn)的孔隙進行補料的動作。作用：補充因收縮（冷卻）而在模腔中造成的空隙，使模腔內熔體壓力不變，從而提高制品的完整性和致密型，減少制品因收縮而造成的缺陷。若保壓力不足，補縮會因澆口摩擦阻力限制不易進行。若保壓時間不足，也會因倒流造成模腔壓力迅速下降的現(xiàn)象。3）倒流：從柱塞開始后退到澆口處熔料凍結為止。時間：t2→t3，因柱塞后退→ 模腔壓力↓→澆注系統(tǒng)壓力↓→熔體從型腔中倒流→型腔壓力↓?。≒0－Ps） 影響因素：保壓時間短→倒流嚴重 保壓時間長→倒流減少，甚至無倒流 對制品質量的影響：Ps和溫度決定制品的平均收縮率4）澆口凍結后的冷卻：t3－t4 制件在密封狀態(tài)下繼續(xù)冷卻、硬化、定型，同時注射機開始重新塑化。隨溫度↓→Ｖ塑件↓、p↓　　開模時型腔與大氣壓力之差稱殘余壓力Ｐr。 影響Ｐr大小的因素：P0大小及保壓與冷卻時間長短。 Pr對質量的影響：Pr＞0 脫模較困難，制品易刮傷或破裂。 Pr＜0 制品表面易凹陷，內部有真空泡。Pr→0 脫模容易，質量好。5）脫模三）制品的后處理 1. 原因：塑化、冷卻不均勻→ 收縮不均勻→內應力→使用中變形開裂。 2. 作用：消除內應力，改善性能，提高尺寸穩(wěn)定性。 3. 方法： （1）退火處理：制品在一定溫度下保溫一段時間后緩慢冷卻。介質：熱水、動物油、甘油、液體石蠟等。溫度：大于使用溫度10～20℃到小于熱變形溫度10～20℃。時間：取決于塑料品種、介質溫度、制件形狀、壁厚和精度 （2）調濕處理：主要用于聚酰胺類塑料 原因：該類塑料脫模時，高溫下接觸空氣容易氧化變色。在空氣中存放或使用時容易吸水膨脹，使精度下降。 方法：制品脫模后立即放在熱水中處理，以隔絕空氣防止氧化，消除內應力，且加快吸濕平衡，穩(wěn)定制品尺寸。 溫度：100～120℃。時間：取決于品種、形狀、厚度、結晶度大小。167。4－2 注射機與注射成型系統(tǒng)1）注射成型系統(tǒng)：指注射機內用于成型動作的注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)以及安裝在注射機上的模具。2）注射量：指注射機一次工作行程所能注射出的熔體的體積(cm3）或質量（g）。 　理論注射量：在對空注射條件下，柱塞（螺桿）作一次最大行程時，注射裝置所能注射出來的熔料的體積VT （cm3）。 VT=πDs2S／4 　　　　 實際注射量：按85%的理論注射量折算出的聚苯乙烯Ps的質量Q（g）。 Q=0. 85ρVT 式中，ρ=1. 05—Ps的密度(g／cm3)3）合模力：指注射機的合模機構所能施加的最大加緊力?！　?　最大成型面積的確定 經(jīng)驗公式 A=KV2／3(cm2)式中：V—注射量cm3 K—經(jīng)驗系數(shù) 約為1. 2～1. 5　　*　所需合模力F 　　　　　 　　　　　　　　　 F=C Pm A式中：C—安全系數(shù)， C=1. 1～1. 5 Pm—模腔平均壓力（Pa）A—面積（cm2）167。4－3　注射成型工藝條件的選擇與控制一、溫度1. 料溫1）料溫對成型工藝的影響 　料溫適當時，塑化好、粘度↓ 流動阻力↓ 壓力損失↓ 熔體在模內流動充模條件較好?！　×蠝靥?，不利于塑化→物料粘度↑→流動成型比較困難、制品容易出現(xiàn)熔接痕、表面無光澤、缺料。 　料溫太高，易熱降解 → 制品性能下降。 其中，噴嘴溫度略低于料筒最高溫度，以防止出現(xiàn)”流涎”現(xiàn)象。2. 模溫　　指和制品接觸的模腔表壁的溫度。 　模具溫度對熔體的充型能力及塑件的內在性能和外觀質量影響很大，模溫的高低取決于結晶性的有無、塑件尺寸和結構、性能要求及其他工藝條件。　 1）模溫對非結晶型塑料成型工藝的影響 　模溫↑→ 熔料粘度↓→ 充模能力↑，但冷卻時間長。 在實現(xiàn)順利充模情況下，模溫↓→ 冷卻時間↓→ 生產(chǎn)率↑2）模溫對結晶型塑料的成型工藝及制品性能的影響 熔料注入型腔后，當溫度降到熔點以下即開始結晶，模溫的高低影響冷卻速度和結晶速度，從而影響制品性能。 模溫較高→ 冷卻速度↓ 模溫較低→冷卻速度↑ 因此，以中溫比較合適。3）模溫的控制 熱平衡：熔料注入模具自然升溫和自然散熱達到平衡來保持模溫 降溫：通入冷卻介質。 升溫：采用介質加熱或電加熱。二、壓力 1. 塑化壓力 背壓 * 概念：　　采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉動后退時受到的壓力叫背壓。 　背壓的大小影響螺桿對物料的塑化效果及塑化能力。故又稱塑化壓力。該壓力可通過溢流閥來調節(jié)。 * 背壓對成型工藝和制品質量的影響：背壓↑ 1）驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度。 2）螺桿后退速度↓剪切作用↑摩擦熱↑熔體溫度↑塑化效果↑ 3）但塑化速度↓成型周期↑甚至導致降解*背壓的選擇：在滿足制品質量的前提下，背壓低一些為好，一般小于2MＰa2. 注射壓力 1）概念： 螺桿（柱塞）向前移動時，其頭部對塑料熔體施加的力。 2）作用：　 ①克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力； ②使熔體具有一定的充模速度； ③對熔體進行壓實?！　毫Ψ秶话阍?0～130MPa之間，見P107表4－12 3）選擇規(guī)則： a 對于玻璃化溫度和熔體粘度較高的塑料宜用較大的注射壓力 b 對尺寸較大、形狀復雜或薄壁制品，因流動阻力大，也需要較大的注射壓力。 c 熔體溫度低時，注射壓力應大些。d 實際流動比應小于熔體在定壓下的流動比。三、時間 概念：注射時間充模時間（柱塞、螺桿前進時間）保壓時間（柱塞、螺桿停留在前進位置的時間） 閉模冷卻時間（柱塞后撤、螺桿轉動后退的時間均在其中） 其他時間（開模、脫模、涂脫模劑、放嵌件及合模時間）其中注射和冷卻時間是基本組成部分，對質量有決定性影響1. 注射時間：注射活塞開始向前運動至保壓補縮結束為止，所經(jīng)歷的時間。其中：充模時間不長，一般小于10s； 　保壓時間較長，一般20～120s，壁厚的可達5～10min。 * 保壓時間對質量的影響： 不充分：倒流→模壓↓→制品內部產(chǎn)生真空，表面出現(xiàn)凹陷。 足夠長：澆口冷結→無倒流→制品密度↑收縮小，無缺陷?！? 過 長：浪費時間→無助于密度的增加。 * 保壓時間選擇： 　 1）形狀復雜和薄壁制件，為保證質量，應增加注射壓力。 　 2）通常以塑料制品收縮率最小為保壓時間的最佳值。 2. 冷卻時間：指注射結束到開啟模具的時間?！? * 影響因素：　　熔體溫度、模溫、制品厚度、塑料的熱性能、結晶性能。 　 * 選擇原則：　　 脫模時制品應有一定的剛度，不因溫度過高而變形翹曲，同時盡量縮短冷卻時間，一般30～120s。四、注射成型的用料量 1. 注射量 概念：注射機在每一次工作行程中向模內注入的熔體質量或體積。 要求：制品的注射量ｍi＜設備的最大注射量ｍI ｍi=(0. 1～0. 8)ｍI 或者　　?。韎max=1. 25(Nｍg+ｍj)＜ｍIρ件／ρI式中：ｍg—塑件質量 ｍj—澆注系統(tǒng)贅料質量 　　　N—型腔個數(shù)　　ρI—聚苯乙烯的密度 2. 塑化量 概念：注射機單位時間內能夠使物料轉變成具有注射溫度下的最大熔體量（即最大塑化量）。g／s（是針對聚四氟乙烯PS） 其他塑料的最大塑化量=PS的塑化量PS在注射溫度下的總熱容／注射塑料在注射溫度下的總熱容五、合模力的計算和控制 1. 概念： 額定合模力FI：注射機合模系統(tǒng)產(chǎn)生的合模力。 工藝合模力Fi：注射時實際需要的合模力。 在不同階段，其值不同。 2. 要求： Fi＝APＭ＜FI 或 　　　 Fi ≤（0. 8－0. 9）FI式中：A—制品（包括澆注系統(tǒng)和飛邊）在分型面上的投影面積；PＭ—平均模腔壓力。167。4－4 注射成型制品的設計一、注射成型制品的工藝性： 概念：制品的注射成型性能的好壞。 制品的工藝性好，則成型容易，工藝條件寬松，模具結構簡單，成本較低。二、影響工藝性的因素： 1. 形狀結構； 2. 尺寸大??； 3. 尺寸精度；　　4. 表面質量。三、制品設計 1. 設計原則 1）保證制品的使用要求(幾何尺寸、精度、物理力學性能等) 2）力求選用成型性能好、價格低廉的塑料； 3）應力求使形狀、結構簡單，壁厚均勻（易成型）； 4）形狀合理，有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻； 5）避免明顯的各向異性，以免制品翹曲變形； 6）技術要求盡量放低；7）輔助工作量應盡量少(成型后最好不再機加工)2. 制品尺寸 1）外形尺寸 * 影響因素： a. 塑料的流動性 可使制品尺寸 b. 注射機規(guī)格：注射量、合模力、成型面積、模具固定板尺寸 * 選擇方法： 在滿足制品使用要求前提下，盡量使結構緊湊，以減小外形尺寸，節(jié)省材料和能耗。 2）制品壁厚 * 對工藝的影響： t↑→材料消耗↑成本↑，冷卻時間（周期）↑易產(chǎn)生凹陷、縮孔、夾心→強度↓ t↓→流動阻力↑不易成型 * 選擇方法（最小壁厚）：熱塑性塑料流動性好，最小壁厚可達0. 25mm，但一般≮0. 6～0. 9mm，常取2～4mm。3. 制品的尺寸精度：（1）概念：指獲得的塑料件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度。（2）影響因素：　 1）成型材料：塑料的收縮性、流動性、水分、揮發(fā)物含量、原料配置工藝、生產(chǎn)批量等； 2）工藝條件：成型溫度、壓力、時間→ 收縮量→ 精度； 3）制件形狀：形狀、壁厚→成型收縮；脫模斜度→尺寸精度； 4）模具：制造精度、磨損程度、形狀結構→收縮的方向性； 5）成型后的時效變化：后收縮，存放不當將產(chǎn)生彎曲、扭曲等變形。由以上的分析可知塑件的尺寸精度往往不高，應在保證使用要求的前提下，選用較低的精度等級。（3）公差： 公差標注時，孔前冠以”+”號；軸前冠以”－”號；中心取其半，冠以”177?！碧枴? * 公差的選擇： 1）配合尺寸精度高于非配合尺寸精度； 2）受收縮波動影響，小尺寸易達到高精度； 3）不同塑料，收縮率變化不同，尺寸穩(wěn)定性不同4）未注公差按表中8級精度處理 。 4. 表面粗糙度 影響因素： 原料質量，操作水平，模腔表面質量 制品Ra↓，要求模腔表面越光滑